Verzögerungen auf der Autobahn können an einem einzigen Tag wirtschaftliche Verluste von bis zu 250 Millionen US-Dollar verursachen

May 26, 2023

Von der Society for Risk Analysis, 28. Dezember 2021

Forscher analysieren die wirtschaftlichen Kosten von Störungen eines wichtigen Verkehrsnetzes in Virginia, einschließlich einer Evakuierung durch einen Hurrikan.

Die Abschaltung der Colonial-Gaspipeline im Mai 2021 hatte katastrophale Auswirkungen auf viele Sektoren der US-Wirtschaft, insbesondere auf diejenigen, die von der Transportinfrastruktur des Landes abhängig sind. Der Vorfall war ein Warnsignal dafür, dass der Ausfall einer kritischen Infrastruktur weitreichende Auswirkungen auf andere Infrastrukturen hat und manchmal schwerwiegende menschliche und wirtschaftliche Folgen nach sich zieht.

Um politische Entscheidungsträger dabei zu unterstützen, die Auswirkungen von Infrastrukturausfällen aufgrund von Katastrophen wie extremen Stürmen und Cyberangriffen abzumildern, haben Unal Tatar vom College of Emergency Preparedness, Homeland Security and Cybersecurity der University of Albany und seine Kollegen Joost Santos und Shital Thekdi eine Berechnungsmethode entwickelt die wirtschaftlichen Verluste, die durch Störungen unterschiedlicher Länge und Schwere einer kritischen Infrastruktur entstehen. Ihre Studie „Wirtschaftliches Risiko für Störungen physischer Systeme: ein Fall von Transportsystemen“ ist eine von mehreren zur Infrastrukturresilienz, die während der virtuellen Jahrestagung 2021 der Society for Risk Analysis vom 5. bis 9. Dezember vorgestellt wurden.

Die Analyse der Forscher eines Autobahnverkehrsnetzes in Virginia zeigt, dass die Verluste, die an einem einzigen Tag durch Störungen entstehen, je nach Länge und Schwere des Vorfalls zwischen 8 und 256 Millionen US-Dollar betragen können.

Wissenschaftler modellieren kritische Infrastruktursysteme aufgrund der Verbindungen zwischen Infrastrukturen (wie Energie, Transport und Kommunikation) zunehmend als Computernetzwerke. Wenn ein Knoten im Netzwerk gestört ist, wirkt sich dies auf das gesamte System aus. Für ihre Analyse kombinierten Tatar und seine Kollegen die funktionale Abhängigkeitsnetzwerkanalyse (FDNA) mit dynamischen Inoperabilitäts-Eingabe-Ausgabe-Modellen (DIIM), um zu beurteilen, inwieweit Störungen der kritischen Infrastruktur deren Funktionalität über einen bestimmten Zeitraum hinweg beeinträchtigen könnten.

Sie testeten ihr neues Rahmenwerk an einem wichtigen Autobahnverkehrsnetz in Virginia und betrachteten dabei drei verschiedene Störungsszenarien:

Jedes Szenario führt zu einem unterschiedlichen Grad an Inoperabilität für die Knoten im Verkehrsnetz (Straßenabschnitte wie Brücken, Tunnel und Autobahnabschnitte). In ihrer Analyse reichte diese Inoperabilität von etwa 15 Prozent bei einer leichten Störung bis zu 85 Prozent nach einer Hurrikan-Evakuierung, wenn der Verkehr hauptsächlich aus Rettungskräften und verspäteten Evakuierten besteht. „Dies ist der Fall, wenn Brückentunnel aufgrund reduzierter Geschwindigkeitsbegrenzungen und Nachfrage mit reduzierter Kapazität betrieben werden“, sagt Tatar.

Ein schwerwiegendes Szenario, die Zeit unmittelbar nach einem Hurrikan, führte zu den höchsten Schäden von etwa 250 Millionen US-Dollar an einem einzigen Tag. Dies liegt an der hohen Inoperabilität (85 Prozent).

Die leichte Verspätung (3 Stunden) kostete 8 Millionen US-Dollar und die schwere, aber seltene Verkehrsverzögerung (6 Stunden) kostete 12 Millionen US-Dollar.

Die Analyse berücksichtigte die wirtschaftlichen Verluste in zehn verschiedenen Sektoren, vom Großhandel bis hin zu Landes- und Kommunalverwaltungen. Die Sektoren, die die größten wirtschaftlichen Verluste erlitten, waren in der Regel diejenigen, die einen größeren Beitrag zum BIP leisteten, beispielsweise der staatliche und lokale Regierungssektor. Im Hinblick auf die Auswirkungen der Funktionsunfähigkeit waren der Bereich Computersystemdesign und damit verbundene Dienstleistungen am stärksten betroffen.

„Die Berechnung der wirtschaftlichen Auswirkungen disruptiver Szenarien wird die Risikokommunikation für die Öffentlichkeit verbessern“, sagt Tatar. „Obwohl wir unsere Methoden auf ein Transportnetzwerk angewendet haben, können sie zur Analyse einer Vielzahl vernetzter Infrastruktursysteme verwendet werden, darunter Stromnetze, Öl- und Gaspipelines sowie Lieferketten.“